JP5209772B2

JP5209772B2 - 電磁開閉器

Info

Publication number: JP5209772B2
Application number: JP2011225722A
Authority: JP
Inventors: サンジンリ
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-10-13
Also published as: CN102456514B; EP2442331B1; US8344832B2; US20120092094A1; EP2442331A1; CN102456514A; JP2012089484A; ES2448796T3; KR101086908B1

Description

本発明は、電気自動車などに採用されて電力を開閉する電磁開閉器に関する。

一般に、電磁開閉器は、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、ゴルフカート、電動フォークリフトなどの電気自動車などにおいて、蓄電池と電力変換装置との間に設けられ、蓄電池からの電力を電力変換装置に供給又は遮断する機能を果たす。

電磁開閉器は、固定接点と、固定接点に接離する可動接点と、可動接点を駆動する電磁アクチュエータとを含む。従来の電磁アクチュエータは、コイル、固定コア、可動コア、シャフト、復帰ばね、及び接圧ばねを備える。コイルは、電流の供給により磁気力を発生させる。固定コアは、コイルの中央に固定配置される。可動コアは、固定コアに対して接離可能に配置される。

シャフトは、固定コアを貫通して固定コアに対して摺動可能に設けられる。また、シャフトは、一端部が溶接などにより可動コアに結合されて可動コアと共に移動し、他端部が可動接点に接続される。ここで、可動接点は、シャフトの他端部に軸方向に移動可能に支持される。復帰ばねは、可動コアを固定コアから離隔させる方向に可動コアに付勢力を与える。接圧ばねは、シャフトに挿入されて設けられ、可動接点を固定接点に近接させる方向に可動接点に付勢力を与える。

このような電磁アクチュエータにおいては、コイルに電流が供給されると、可動コアが固定コアに近づくように移動し、可動コアと共にシャフトが同一方向に移動する。ここで、可動コアと固定コアとの間の可動距離が可動接点と固定接点間の接点距離より長いため、可動コアが固定コアに接触する前に可動接点が固定接点に接触する。そして、可動コアは移動し続けて固定コアに接触する。可動接点は、シャフトの軸方向に移動可能であり、かつ接圧ばねにより付勢されるため、シャフトの移動方向と逆方向に接圧距離だけ移動して接圧ばねを圧縮する。接圧ばねの圧縮による接圧力により、可動接点が固定接点に接触した状態を維持して通電される。

一方、コイルに供給されていた電流が遮断されると、復帰ばねの付勢力により可動コアが元の位置に復帰し、可動コアと共にシャフトが復帰し、従って、可動接点が固定接点から分離されて通電されなくなる。

前述した電磁開閉器の性能を決定する重要な要素の１つが可動接点の接圧距離である。接圧距離とは、可動距離から接点距離を引いた値をいう。従来の電磁開閉器において、接圧距離は、可動距離又は接点距離のばらつきに直接影響される。例えば、接点距離は同一であるが、可動コアとシャフトの溶接不良により可動距離が０．１ｍｍ長くなった場合、接圧距離は０．１ｍｍ長くなる。同様に、可動距離は同一であるが、固定接点が可動接点に０．１ｍｍ近く設けられて接点距離が０．１ｍｍ短くなった場合、接圧距離は０．１ｍｍ長くなる。一般に、可動接点の移動距離は２ｍｍ以内であり、この場合、接圧距離は０．１ｍｍ以内に管理しなければならない。

しかし、前述したように、従来の電磁開閉器においては、可動コア、シャフト、固定接点の組立公差により可動距離又は接点距離にばらつきが生じると、直接接圧距離に影響し、これは電磁開閉器の性能のばらつきにつながる。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたもので、接圧距離に影響を及ぼす要因を最小限に抑え、それによる性能のばらつきを最小限に抑えることのできる電磁開閉器を提供することを目的とする。

上記の本発明の目的は、第１フレーム及び前記第１フレームと結合される第２フレームを有する電磁開閉器において、前記第１フレームのうち前記第２フレームに対向する部分に設けられた固定接点と、前記固定接点に接離する可動接点と、前記第２フレームのうち前記第１フレームと対向する部分に設けられ、電流が供給されると磁気力を発生させるコイルを備えるコイル組立体と、前記コイル組立体の中央を貫通して往復する過程で前記可動接点を前記固定接点に接離させ、前記可動接点を軸方向に沿って移動可能に支持するシャフト、及び前記シャフトの周囲に結合されて前記シャフトと共に移動可能なコアを備える可動部と、前記可動接点を前記固定接点に近接させる方向に前記可動接点に付勢力を与える接圧ばねと、前記可動部の可動距離を限定して前記可動接点が前記固定接点に接圧する接圧距離を設定するように前記第１フレームに形成され、前記可動部の一端部を収容する収容溝が形成されたガイド部、及び前記収容溝の底面から前記可動部に向けて突設された突出部を含む可動距離限定部と、前記可動接点を前記固定接点から分離させる方向に前記可動部に付勢力を与える復帰ばねとを含む、本発明による電磁開閉器を提供することにより達成される。

本発明によれば、第１フレームに固定接点と可動距離限定部が共に位置するため、組立公差により第１フレームの高さが変化しても、可動接点が固定接点に接圧する接圧距離が一定に維持される。従来に比べて、接圧距離に影響を及ぼす要因を減少させることにより、電磁開閉器の性能のばらつきを最小限に抑えるという効果がある。

本発明の一実施形態による電磁開閉器の正断面図である。図１の可動部が可動接点を固定接点に接触させるように移動した状態を示す断面図である。図１の電磁開閉器の側断面図である。図１の第１フレーム及び固定接点を示す斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態による電磁開閉器の正断面図であり、図２は図１の可動部が可動接点を固定接点に接触させるように移動した状態を示す断面図である。また、図３は図１の電磁開閉器の側断面図であり、図４は図１の第１フレーム及び固定接点を示す斜視図である。

図１〜図４に示すように、電磁開閉器は、第１フレーム１１０、第２フレーム１２０、固定接点１３０、可動接点１４０、コイル組立体１５０、可動部１６０、接圧ばね１６５、可動距離限定部１７０、及び復帰ばね１８０を含む。

第１フレーム１１０には固定接点１３０が設けられて支持される。第２フレーム１２０にはコイル組立体１５０が設けられて支持される。第１フレーム１１０と第２フレーム１２０とは、固定接点１３０とコイル組立体１５０とを対向させた状態で結合される。ここで、第１フレーム１１０及び第２フレーム１２０は、少なくともそれぞれの一側が延びてその延びた部分同士が結合され、所定の空間を有して離隔する。

固定接点１３０は、第１フレーム１１０、とりわけ第２フレーム１２０と対向する部分に設けられる。固定接点１３０には固定端子１３１が接続される。固定端子１３１は、第１フレーム１１０を貫通して外部に突出するように第１フレーム１１０に固定され、一端が固定接点１３０に接続される。固定接点１３０は複数備えてもよい。

可動接点１４０は固定接点１３０に接離する。可動接点１４０は、固定接点１３０が複数の場合、それに対応する数だけ備えられ、各固定接点１３０にそれぞれ対向するように配置される。可動接点１４０は可動部１６０により支持される。

コイル組立体１５０は、第２フレーム１２０、とりわけ第１フレーム１１０と対向する部分に設けられる。コイル組立体１５０は、電流が供給されると磁気力を発生させるコイル１５１を備える。コイル１５１は、ボビン１５２の周囲に巻回され、ハウジング１５３内に収容される。ハウジング１５３は、第２フレーム１２０に固定されて支持される。

可動部１６０は、コイル組立体１５０の中央を貫通して往復移動する過程で、可動接点１４０を固定接点１３０に接離させる。可動部１６０は、可動接点１４０を軸方向に移動可能に支持するシャフト１６１と、シャフト１６１の周囲に結合されてシャフト１６１と共に移動可能なコア１６２とを備える。

コイル１５１に電流が供給されると、コイル１５１の周辺に発生した磁気力により、コア１６２はシャフト１６１と共に可動接点１４０を固定接点１３０に接触させるように移動する。コイル１５１に供給されていた電流が遮断されると、復帰ばね１８０の付勢力により、コア１６２はシャフト１６１と共に可動接点１４０を固定接点１３０から分離させるように移動する。可動部１６０は、第２フレーム１２０に設けられた支持部材１２１により支持される。

接圧ばね１６５は、可動接点１４０を固定接点１３０に近接させる方向に可動接点１４０に付勢力を与える。これにより、可動接点１４０は、固定接点１３０に接触する際に、接圧ばね１６５の付勢力による接圧力で固定接点１３０に接触した状態を維持することができる。接圧ばね１６５は、圧縮コイルばねからなり、可動接点１４０の後端を付勢するように設けられる。

可動距離限定部１７０は、可動部１６０の可動距離を限定するように第１フレーム１１０に形成される。可動距離限定部１７０は、可動部１６０の可動距離を限定することにより、可動接点１４０が固定接点１３０に接圧する接圧距離を設定できるようにする。可動接点１４０の接圧距離とは、可動部１６０の可動距離から固定接点１３０と可動接点１４０との間の接点距離を引いた値をいう。つまり、接点距離値が等しい条件で、可動距離限定部１７０により限定される可動距離値に応じて接圧距離値が設定される。

コイル１５１に電流が供給されると、コア１６２はシャフト１６１と共に可動接点１４０を固定接点１３０に接触させるように移動する。ここで、固定接点１３０と可動接点１４０との間の接点距離が可動部１６０の可動距離より短いため、シャフト１６１が図１の下死点から図２の上死点に到達する前に、可動接点１４０が固定接点１３０に接触する。その後、シャフト１６１が移動し続けて上死点に到達したとき、可動接点１４０は、シャフト１６１に対して軸方向に移動可能であり、接圧ばね１６５により付勢されるため、シャフト１６１の移動方向と逆方向に接圧距離だけ移動して接圧ばね１６５を圧縮する。接圧ばね１６４の圧縮による接圧力により、可動接点１４０が固定接点１３０に接触した状態を維持する。

復帰ばね１８０は、可動接点１４０を固定接点１３０から分離させる方向に可動部１６０に付勢力を与える。従って、電流の供給による磁気力により可動接点１４０を固定接点１３０に接触させるように可動部１６０が移動した状態で、コイル１５１に供給されていた電流が遮断されると、可動部１６０は、復帰ばね１８０の付勢力により元の位置に復帰する。つまり、可動接点１４０は、固定接点１３０から分離される。復帰ばね１８０は、圧縮コイルばねからなるようにしてもよい。

前述した構成の電磁開閉器においては、第１フレーム１１０に固定接点１３０と可動距離限定部１７０が共に位置し、固定接点１３０と可動接点１４０との間の接点距離と可動距離限定部１７０による可動距離とが相互連動して変化するため、可動接点１４０の接圧距離が一定に維持される。

例えば、組立公差により第１フレーム１１０の高さが０．１ｍｍ低くなった場合、第１フレーム１１０に形成された可動距離が０．１ｍｍ短くなる。ところが、固定接点１３０も第１フレーム１１０に結合されて位置するため、固定接点１３０と可動接点１４０との間の接点距離も０．１ｍｍ短くなる。このように、可動距離と接点距離が同じ値だけ変化するので、可動距離から接点距離を引いた値である接圧距離には変化がない。このように、従来に比べて、接圧距離に影響を及ぼす要因が減少することにより、電磁開閉器の性能のばらつきを最小限に抑えることができる。

一方、可動距離限定部１７０は、ガイド部１７１と突出部１７２とを含んでもよい。ガイド部１７１には、可動部１６０の一端部を収容する収容溝１７３が形成される。収容溝１７３の内壁は、シャフト１６１の外壁に当接してシャフト１６１の摺動をガイドするように形成される。突出部１７２は、収容溝１７３の底面から可動部１６０に向けて突設される。

また、シャフト１６１には、ばね支持凹部１６３が形成されてもよい。ばね支持凹部１６３は、突出部１７２の出入をガイドし、突出部１７２との間に復帰ばね１８０を収容して支持する。これにより、シャフト１６１が可動接点１４０を固定接点１３０に接触させるように移動すると、シャフト１６１の端部は収容溝１７３の底面に当接する。

図３に示すように、ガイド部１７１の端部は、コイル組立体１５０に当接して支持される程度に第１フレーム１１０から延びてもよい。また、ガイド部１７１は、可動接点１４０を収容して可動接点１４０の移動をガイドする可動接点ガイド１７４をさらに含んでもよい。

シャフト１６１には、可動接点用ホール１６４が形成されてもよい。可動接点用ホール１６４は、可動接点１４０が貫通した状態でシャフト１６１の軸方向に移動できるようにガイドする。可動接点用ホール１６４には接圧ばね１６５が設けられる。

シャフト１６１の周面には回転防止突起１６６が形成され、収容溝１７３には回転防止溝１７５が形成される。回転防止突起１６６は、シャフト１６１の軸方向に沿って延びて突出する。回転防止溝１７５は、可動接点１４０の回転が防止された状態でシャフト１６１が移動するように、回転防止突起１６６を挿入してガイドする。回転防止突起１６６は、複数備てもよく、回転防止溝１７５は、回転防止突起１６６の数に対応する数だけ備えてもよい。

本発明は、添付図面に示す一実施形態に基づいて説明されたが、これは例示的なものにすぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形や均等な他の実施形態が可能であることを理解できるであろう。よって、本発明の権利範囲は、添付された特許請求の範囲により定められるべきである。

１１０第１フレーム
１２０第２フレーム
１３０固定接点
１４０可動接点
１５０コイル組立体
１６０可動部
１６５接圧ばね
１７０可動距離限定部
１８０復帰ばね

Claims

第１フレーム及び前記第１フレームと結合される第２フレームを有する電磁開閉器において、
前記第１フレームのうち前記第２フレームに対向する部分に設けられた固定接点と、
前記固定接点に接離する可動接点と、
前記第２フレームのうち前記第１フレームと対向する部分に設けられ、電流が供給されると磁気力を発生させるコイルを備えるコイル組立体と、
前記コイル組立体の中央を貫通して往復する過程で前記可動接点を前記固定接点に接離させ、前記可動接点を軸方向に沿って移動可能に支持するシャフト、及び前記シャフトの周囲に結合されて前記シャフトと共に移動可能なコアを備える可動部と、
前記可動接点を前記固定接点に近接させる方向に前記可動接点に付勢力を与える接圧ばねと、
前記可動部の可動距離を限定して前記可動接点が前記固定接点に接圧する接圧距離を設定するように前記第１フレームに形成され、前記可動部の一端部を収容する収容溝が形成されたガイド部、及び前記収容溝の底面から前記可動部に向けて突設された突出部を含む可動距離限定部と、
前記可動接点を前記固定接点から分離させる方向に前記可動部に付勢力を与える復帰ばねと
を含むことを特徴とする電磁開閉器。
前記シャフトには、前記突出部の出入をガイドし、前記突出部との間に前記復帰ばねを収容して支持するばね支持凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉器。
前記シャフトには、前記可動接点が貫通した状態で前記シャフトの軸方向に移動できるようにガイドする可動接点用ホールが形成され、
前記可動接点用ホールには、前記接圧ばねが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁開閉器。
前記シャフトの周囲には、前記シャフトの軸方向に沿って延びて突出した回転防止突起が形成され、
前記収容溝には、前記可動接点の回転が防止された状態で前記シャフトが移動するように、前記回転防止突起を挿入してガイドする回転防止溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁開閉器。